UNIVERSIDAD AUTNOMA AGRARIA ANTONIO NARROUNIDAD LAGUNADIVISIN DE CARRERAS AGRONMICAS

DESARROLLO DE UN SISTEMA INALMBRICO DE MONITOREO DE HUMEDAD DEL SUELOP O RLUIS JOEL CANT GUERREROT E S I S PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TTULO DE:INGENIERO AGRONMO EN IRRIGACIN TORREN, COAHUILA JUNIO DEL 2015UNIVERSIDAD AUTNOMA AGRARIA ANTONIO NARROUNIDAD LAGUNADIVISIN DE CARRERAS AGRONMICAS

DESARROLLO DE UN SISTEMA INALMBRICO DE MONITOREO DE HUMEDAD DEL SUELOPOR:LUIS JOEL CANT GUERREROTESISQUE SE SOMETE A LA CONSIDERACIN DEL COMIT ASESOR, COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TTULO DE:INGENIERO AGRNOMO EN IRRIGACINAPROBADA POR:

ASESOR PRINCIPAL:_________________________________________M.C. CARLOS EFRN RAMIREZ CONTRERAS

ASESOR:_________________________________________M.C. JOS GUADALUPE GONZLEZ QUIRINO

ASESOR_________________________________________DRA. VICTORIA JARED BORROEL GARCA

___________________________________________M.E. VICTOR MARTNEZ CUETOCOORDINADOR DE LA DIVISIN DE CARRERAS AGRONMICAS

TORREN, COAHUILA, MXICO JUNIO 2015

UNIVERSIDAD AUTNOMA AGRARIA ANTONIO NARROUNIDAD LAGUNADIVISIN DE CARRERAS AGRONMICAS

DESARROLLO DE UN SISTEMA INALMBRICO DE MONITOREO DE HUMEDAD DEL SUELOPOR:LUIS JOEL CANT GUERREROTESISQUE SE SOMETE A LA CONSIDERACIN DEL H. JURADO EXAMINADOR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO AGRNOMO EN IRRIGACINAPROBADA POR:

PRESIDENTE:_________________________________________M.C. CARLOS EFRN RAMIREZ CONTRERAS

VOCAL:_________________________________________M.C. JOS GUADALUPE GONZLEZ QUIRINO

VOCAL:_________________________________________M.C. VICTORIA JARED BORROEL GARCA

___________________________________________M.E. VICTOR MARTNEZ CUETOCOORDINADOR DE LA DIVISIN DE CARRERAS AGRONMICAS

TORREN, COAHUILA, MXICO JUNIO 2015

AgradecimientosA MI ALMA TERRA MATER Por haberme brindado la oportunidad de formar parte de esta institucin, lo cual considero un privilegio y me siento orgulloso. A MIS ASESORES por brindarme su confianza y su apoyo, gracias a su experiencia y conocimientos compartidos, he aprendido a manejar nuevas herramientas que han sido parte fundamental en este proyecto y me seguirn siendo tiles en el proceso de mi vida laboral, gracias por ser parte de este logro del cual me siento muy feliz.A MIS COMPAEROS por los momentos que pasamos en estos cuatro aos y por demostrar compaerismo aprendiendo cosas unos de otros. A mis compaeros y amigos Adan, Bernardo, Claudia, Guillermo, Limber, Manuel, Nestor y Omar, que me han sabido comprender a pesar de todo y me han acompaado en mi formacin, sin ellos esta etapa de mi vida no hubiera sido la misma, gracias por la gran amistad que me brindaron y por los momentos que compartimos juntos, nunca los olvidare. A TODO EL PERSONAL DEL DEPARTAMENTO DE RIEGO Y DRENAJE, ya que han colaborado bridndome los elementos necesarios en el proceso de mi formacin acadmica. AL CINVESTAV GDL por sembrarme la semilla de las nuevas tecnologas y abrirme las puertas a nuevas areas de conocimiento y diciplinas, que resultaron en el tema de este trabajo.DedicatoriaPARA MI MADRE Gracias Madre primero que nada por darme la vida, por apoyarme en lo que he decidido emprender, por esos consejos que me han servido muchsimo para enfrentar la vida, por aquellas palabras de nimo, muchas gracias y recuerda que te quiero muchsimo. A MIS HERMANOS Y SOBRINOSMONICAGERARDOSERGIOSEBASTIANPARA FAMILIA Gracias por apoyarme en los momentos dificiles y darme la mano cuando lo necesite, son una parte fundamental de este y todos mis logros.

ResumenEl contenido de humedad en el suelo es uno de los aspectos crticos en las explotaciones agrcolas, el cual influye drsticamente en la calidad y produccin de los cultivos. Un sistema inalmbrico presenta grandes ventajas operativas y practicas frente a los sistemas convencionales de monitoreo, por mencionar uno, no se requiere de la visita de personal a campo para consultar los valores, si no que se puede acceder remotamente desde una computadora. La introduccin de este tipo de sistemas al agro Mexicano representara una ventaja competitiva que se reflejara en la calidad y produccin de los cultivos y el mejor aprovechamiento de los recursos existentes. El principal objetivo de este proyecto fue investigar el desarrollo de un sistema inalmbrico de monitoreo de humedad en el suelo, se desarroll dentro de las instalaciones del Departamento de Riego y Drenaje de la Universidad Autnoma Agraria Antonio Narro, Unidad Laguna. En una primera etapa se seleccionaron los componentes del sistema: sensor, protocolo de comunicacin (Zigbee) y adquisidor de datos (RaspberryPi) y se integraron para despus realizar una calibracin en laboratorio que arrojo una ecuacin correspondiente al tipo de suelo.Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, logrado obtener un sistema funcional y econmico, con todas las ventajas que al ser inalmbrico implica. Palabras clave: sensor, humedad, inalmbrico, Zigbee, monitoreondice de ContenidoAgradecimientosiDedicatoriaiiResumeniiindice de Contenidoivndice de Cuadrosvindice de FigurasviI.Introduccin11.1Objetivos3II.Revisin de Literatura42.1Humedad en el suelo42.1.1Humedad gravimtrica42.1.2Humedad volumtrica52.1.3Estados de humedad en el suelo52.1.4Curva de retencin de humedad82.2Tcnicas de medicin de humedad en el suelo102.2.1Mtodo gravimtrico102.2.2Sonda de contaste dialctica112.2.3Sonda de neutrones112.2.4Tensimetro122.2.5Sensor de humedad resistivo132.3Redes de sensores inalmbricos en la agricultura142.3.1Agricultura de precisin152.3.2Riego de precisin162.3.3Red de sensores inalmbricos18III.Materiales y mtodos203.1Componentes del sistema203.1.1Placa microcontroladora203.1.2Sensor de humedad233.1.3Protocolo de comunicacin, Zig-Bee253.1.4Adquisidor de datos273.1.5Interfaz de usuario293.2Calibracin del sistema293.3Instalacin y demostracin del sistema37IV.Resultados41V.Conclusiones42VI.Bibliografa44

ndice de Cuadros Cuadro 1. Resumen de especificaciones, Arduino Mega256022Cuadro 2. Especificaciones, sensor de humedad del suelo DFRobot24Cuadro 3. Especificaciones, RaspberryPi Modelo B28Cuadro 4. Ejemplo de formato de coleccin de datos para la calibracin del sensor34Cuadro 5. Resultados del procedimiento de calibracin del sensor41

ndice de FigurasFigura 1. Diagrama de componentes del sistema20Figura 2. Placa arduino mega 256021Figura 3. Xbee shield23Figura 4. Sensor de humedad del suelo DFRobot24Figura 5. Diagrama de conexin del sensor de humedad25Figura 6. Mdulo Xbee-pro26Figura 7. Mini computadora Raspberry Pi28Figura 8. Captura de pantalla de registro de datos en Excel38Figura 9. Graficacin de datos en hoja de clculo en Excel.39Figura 10. Captura de pantalla de registro de datos en la plataforma Xively40Figura 11. Datos de salida y ecuacin de calibracin42

iii

I. IntroduccinLa productividad de las tierras de riego es aproximadamente tres veces superior a la de las de temporal. Ms all de este dato global, existen muchas razones para destacar la funcin del control de los recursos hdricos en la agricultura. La inversin en la mejora de los regados supone una garanta frente a las variaciones pluviomtricas y estabiliza la produccin agrcola, impulsando la productividad de los cultivos y permitiendo que los agricultores diversifiquen su actividad. Ello tiene un reflejo en un incremento y una menor volatilidad de los ingresos agrcolas.Sin embargo son pocos los productores en nuestro pas que implementen algn instrumento o practica de medicin de la humedad en el suelo, generalmente se siguen criterios tericos para la aplicacin del agua al sembrado, lo que deja en incertidumbre las eficiencias en el uso del agua para riego.Por citar un ejemplo, en el Distrito de Riego 017 la dotacin de agua se maneja en base a un derecho el cual equivale a una superficie, y se le da agua para regar dicha superficie, solo cuando las presas estn en niveles bajos, se cambia la forma de control de superficie a regar a volumen entregar. Lo que a la luz de los avances tecnolgicos de la actualidad es una prctica muy rudimentaria, siendo que existen los medios para determinar de una manera ms precisa la dotacin adecuada para los productores.En el caso de la agricultura protegida, que es en donde ms comnmente se ve algn dispositivo con la funcin del censado de la humedad en el suelo, se siguen utilizando en su mayora instrumentos poco prcticos como los tensimetros, los cuales requieren de la intervencin constante de una persona para su mantenimiento y registro de los datos.En ello cae la importancia del desarrollo de una plataforma que permita a los productores tener datos constantes y que requieran una intervencin mnima del personal en campo. Con lo cual puedan apoyarse para la toma de decisiones en el manejo del recurso hdrico para las explotaciones agrcolas y con todos los beneficios que trae el optimizar el uso de agua.Los sistemas de redes inalmbricas junto con los avances de miniaturizacin de dispositivos, han abierto un abanico de aplicaciones entre las que destaca la agricultura de precisin. Protocolos inalmbricos como el Zig-Bee que se implementan con sensores de bajo costo y uso eficiente de energa elctrica, permiten desarrollar aplicaciones que antes estaban limitadas por estos dos aspectos.Una tecnologa inalmbrica adems de ser ms cmoda en la prctica, reduce la intervencin del hombre y por ende la posibilidad de error. Posibilita la interaccin con Internet y la disposicin la informacin de manera inmediata en bases de datos accesibles para cualquier persona interesada en la misma.

ObjetivosEl presente proyecto, tiene como objetivo principal el desarrollar un sistema inalmbrico de monitoreo de humedad del suelo, que complemente la toma de decisiones en cuanto al manejo de agua durante el desarrollo de los cultivos.

II. Revisin de Literatura1 Humedad en el sueloEl agua de riego que se aplica al cultivo se infiltra en el suelo saturando la capa superficial del mismo desde donde se transmite y redistribuye a la capa superficial del mismo desde donde se trasmite y redistribuye hacia capas subterrneas hasta que una parte del agua drena del perfil del suelo ocupado por las races. La velocidad de este movimiento depende de las propiedades hidrulicas del suelo las cuales se relacionan con la textura, siendo mayor en suelos de textura arenosa que en suelos pesados de textura arcillosa. Como consecuencia de este movimiento y del consumo de agua por evapotranspiracin, contenido de humedad en el suelo disminuye con el tiempo. (Ignacio G., Gregorio B. 2009)Humedad gravimtricaEs el contenido de masa de agua relativo a las partculas de masa de suelo seco, ocasionalmente se refiere a este como contenido gravimtrico de humedad. El termino suelo seco es generalmente definido como el suelo secado a un estado de equilibrio en un horno a una temperatura de 105C, sin embargo las arcillas comnmente contienen apreciables cantidades de humedad en un estado de secado incluso a temperaturas mayores. El suelo secado a temperatura ambiente generalmente contiene un contenido de humedad mayor al secado en un horno, debido al fenmeno de absorcin de vapor de humedad generalmente conocido como Higroscopicidad.

Humedad volumtricaLa humedad volumtrica (contenido volumtrico de humedad) es generalmente computado a partir de la base de que el total del volumen de suelo ms que en el volumen de las partculas solas. En suelos arenosos, el contenido de humedad volumtrica en un estado de saturacin est en el orden de 40-50%; en un suelo de textura media ronda el 50%; y en suelos arcillosos esta puede ser en el orden del 60%. En adelante, el contenido relativo de volumen de agua en un estado de saturacin puede exceder la porosidad de suelo seco, debido a que los suelos arcillosos tienden a hincharse al humedecerse. El uso del contenido de humedad volumtrico en lugar del contenido gravimtrico para expresar el contenido de humedad es generalmente ms conveniente porque es ms directamente adaptable a la computacin de los flujos y contenido de agua agregado al suelo por el riego o la lluvia y a cantidades sustradas del suelo por la evapotranspiracin y el drenaje. (Daniel H. 1971)Estados de humedad en el sueloLas definiciones de entrada de aire and entrada de agua son utilizadas para referirse a la variacin de presin necesaria para que el aire entre en un sistema saturado de agua o el agua entre en un sistema saturado de aire. (A.W. Warrick. 2002)SaturacinLa saturacin o no saturacin de los suelos generalmente se refiere a que los poros estn llenos o vacos o solamente parcialmente llenados con agua y el espacio remanente es ocupado por aire. Si la presin de agua es ms grande que la ambiental entonces se encontrara efectivamente en un estado de saturacin. Incluso cuando el agua est bajo una ligera tensin, el sistema del suelo tendera a estar efectivamente saturado hasta que el dficit de tensin exceda un valor de entrada de aire. Despus si el dficit es excedido, el aire es libre de entrar en el sistema y remplazar el agua en los poros ms grandes. Un suelo no saturado tiene el espacio entre poros parcialmente llenado con aire y un contendi de agua bajo presin. (A.W. Warrick. 2002)Capacidad de campoCon la aplicacin del riego no se busca saturar el perfil del suelo sino elevar su contenido de humedad hasta un nivel ptimo para el cultivo conocido como capacidad de campo (cc). Este se define como la cantidad mxima de agua que el suelo puede tener contra la fuerza de la gravedad, despus de haber sido saturado y en ausencia de evaporacin directa, condicin que se logra en un periodo de 3 a 10 das dependiendo del tipo de suelo y su capacidad para retener el agua. En trminos prcticos, cc se refiere l contenido de humedad que se logra en el suelo despus de que el movimiento descendente o drenaje del agua ha disminuido hasta un nivel que podra considerarse como una prdida de agua mnima o despreciable. (Ignacio G., Gregorio B. 2009)Punto de marchites permanenteEl riego debe aplicarse antes de que la humedad disponible en el suelo se agote por completo. Para esto se toma como referencia un contenido de humedad mnimo permisible para las plantas conocido como punto de marchitez permanente (PMP). Bajo este contenido de humedad, ciertas plantas o cultivos indicadores son incapaces de recuperar su turgencia, aun despus de colocarse en una atmosfera saturada por un periodo de 12 horas. (Ignacio G., Gregorio B. 2009)Humedad aprovechableAl rango de humedad comprendido entre CC y PMP se le conoce como humedad aprovechable (HA) mximas para las plantas y se refiere a la mxima cantidad de agua que puede retener el perfil del suelo ocupado por la races de las plantas (Pr). Regularmente se estima como una lmina o espesor de agua:

donde CC y PMP se expresan en m3 de agua por m3 de suelo, HA y Pr en metros. (1)Curva de retencin de humedadEn un suelo saturado en equilibrio con agua libre a la misma elevacin, la presin corresponder a la atmosfrica, en consecuencia la presin hidrosttica y la succin (tensin) ser cero.Si una ligera succin, por ejemplo, una presin de agua ligeramente inferior a la atmosfrica, es aplicada al agua en un suelo saturado, no habr ninguna salida hasta que, la succin incremente, cuando cierto valor es excedido en el cual los poros ms grandes comienzan a vaciarse. Esta succin critica es llamada succin de aire de entrada. Su valor es generalmente pequeo en suelos con texturas gruesas y suelos agregados. Sin embargo, dado que en suelos ms gruesos este fenmeno se presenta de manera ms drstica e intensa que en suelos que texturas finas. Cuando la succin es incrementada, ms agua es drenada del suelo y ms de los poros relativamente grandes y que no pueden tener agua en contra de la succin aplicada, sern vaciados. Retomando la ecuacin de la capilaridad (P=2/r), podemos predecir fcilmente que ante un incremento gradual de la succin resultara en el progresivo vaciamiento de los poros ms pequeos, hasta una dada succin mxima en la que solo los poros extremadamente pequeos retengan agua. Similarmente, el incremento en la succin del agua es asociada con el decremento del grosor de la cobertura de hidratacin y la superficie de las partculas de suelo. Una succin creciente es asociada con el decremento del contenido de humedad. La cantidad de agua remanente en el suelo en equilibrio es en funcin del tamao y volumen de los poros llenos de agua y por lo tanto es una funcin de una succin matricial. Esta funcin es usualmente medida experimentalmente, y es representada grficamente por una curva conocida como la curva de retencin de humedad o la curva caracterstica. Hasta ahora, no existe una teora satisfactoria para predecir la relacin entre el potencial matricial y la humedad del suelo a partir de propiedades bsicas. La absorcin y el efecto del tamao de los poros son generalmente muy complejos para ser descritas por un simple modelo. Varias ecuaciones empricas han sido propuestas que aparentemente describen la curva caracterstica par algunos suelos y en un rango muy limitado de succiones. (Daniel H. 1971)HistresisLa relacin entre potencial matricial y humedad en el suelo generalmente no es nica o de una sola variable. Esta relacin puede ser obtenida de dos maneras: En desorcin, tomando inicialmente una muestra saturada y aplicando una succin ascendente hasta secar gradualmente el suelo mientras se toma sucesivamente medidas del contenido de humedad contra succin; y (Guillermo C. 2000) en sorcin, humedeciendo gradualmente una muestra seca de suelo mientras se reduce la succin. Cada uno de estos dos mtodos nos da una curva de retencin de humedad, pero estas dos curvas generalmente no son iguales. El equilibrio de la humedad del suelo a una succin dada es mayor en la desorcin (secndose) que en sorcin (humedecindose). Esto depender del equilibrio de contenido y estado del agua en el suelo obedeciendo al sentido en la que el proceso es llevado es llamado histresis. (Daniel H. 1971)Tcnicas de medicin de humedad en el sueloLa necesidad de determinar la cantidad de humedad en el suelo es recurrente en muchas investigaciones hidrolgicas. Esta informacin es requerida para entender el comportamiento, qumico, mecnico e hidrolgico del suelo, y la respuesta de las plantas ante estos. Existen mtodos directos e indirectos para medir la humedad, y varias alternativas para expresar las cantidades. Sin embargo no existe un mtodo reconocido universalmente ni tampoco una manera uniforme de computarlo y presentar los resultados.La humedad en el suelo es generalmente representada como la relacin entre masa del agua por masa de suelo seco o volumen de agua por volumen total del suelo. Estas relaciones son usualmente multiplicadas por 100 y reportadas como porcentaje de masa o volumen. (Daniel H. 1971)Mtodo gravimtricoEste es el mtodo ms tradicional de medir la humedad en el suelo por masa y consiste en tomar una muestra y determinar su peso hmedo y seco (despus de secar la muestra en un horno a una temperatura constante de 105 C). La humedad gravimtrica (o humedad de masas) es la relacin de prdida de peso en el secado con el peso de la muestra seca (donde la masa y el peso son proporcionales), sin embargo, la relacin de la masa con el contenido de humedad es utilizado. (Daniel H. 1971)Sonda de contaste dialcticaUno de los ms utilizados en la actualidad es el TDR; Time Domain Reflectrometry. El principio terico utilizado es que la velocidad con la que una microonda elctrica atraviesa el suelo, entre dos barras metlicas introducidas en l, dependiendo de la constante dielctrica K del material en contacto con ellas. El suelo est constituido por partculas minerales (K vara entre 2 y 3), aire (K =1) y agua (K=80). Como consecuencia de la gran diferencia del valor de K entre el agua y los otros componentes del suelo, la velocidad de la microonda depende principalmente del contenido hdrico existente. Su medida entre las dos barras metlicas permite determinar la cantidad de agua en el suelo.Sonda de neutronesEste mtodo mide la velocidad de los neutrones emitidos por una fuente radioactiva, que son frenados cuando chocan con partculas de su mismo tamao. El ncleo atmico ms efectivo para frenarlos es el hidrogeno, que tiene aproximadamente su misma masa. Hay otros ncleos como el carbono, litio y berilio que puede producir efectos semejantes, pero con menos efectividad por su mayor peso atmico y, adems, no sueles abundar en el suelo. De todos estos elementos el que se encuentra en mayor proporcin es el hidrogeno, sobre todo como parte del agua y, en pequea proporcin de la arcilla y materia orgnica.Para medir la humedad se coloca a cierta profundidad una sonda de neutrones para evitar que estos escapen a la atmosfera, y un contador que mide el flujo de los mismos en un cilindro hueco de aluminio que se ha introducido previamente en el suelo.Este mtodo presenta el inconveniente de necesitar una correcta calibracin, as como un elevado precio y precauciones de manejo, para evitar problemas de radioactividad. Por estas razones solo se suele emplear por personal especializado de centros de investigacin.TensimetroEs un aparato muy simple, constituido por un tubo lleno de agua unido por un lado a un manmetro por el otro, a travs de una capsula porosa, al suelo.Cuanto este no est saturado, la tensin del agua en el suelo y la de la columna alcanza el equilibrio, que se produce cuando el P de la capsula es igual al M del suelo. La lectura dl manmetro nos permite conocer la tensin mtrica.El dimetro de los poros de la citada capsula debe ser muy pequeo, con el fin que los efectos capilares no permitan que la tensin matricial pueda producir la salida del agua y el vaciado del aparato.Tericamente este aparato solo sirve para medidas entre 0 y 1 atmosfera, ya que para mayores tensiones se descargara todo el agua y entrara aire. En la prctica, debido a las perdidas, no permite medir valores mayores de 0.8 atmosferas. Por ello es muy empleado en riego de alta frecuencia, generalmente localizado, donde la reposicin continua del agua consumida permita pequeas tensiones matriciales en el suelo. (Guillermo C. 2000)Sensor de humedad resistivoEn un bloque de poroso est en contacto con el suelo estos se equilibran de manera que los cambios en las propiedades elctricas o termales del bloque estn en relacin con el suelo que los rodea. Esto es, el bloque adquiere un contenido de humedad similar al del suelo que lo rodea. El principio de medicin se basa en que la cantidad de agua en el bloque puede ser estimada por la resistencia generada al paso de una corriente elctrica entre dos electrodos insertados en el material poroso, usualmente hecho de yeso. La resistencia al flujo de electrodos est relacionada con el contendi de humead. A mayor contenido de humedad, menor es la resistencia al paso de una corriente elctrica. Los electrodos consisten de dos mallas formadas por una serie de alambres paralelos. Es posible generar curvas que relacionen la resistencia elctrica del bloque con el contenido de humedad. (Waldo O. 2000)Redes de sensores inalmbricos en la agriculturaLa agricultura es una de las actividades ancestrales del hombre en la cual la tecnologa e innovacin son usualmente aceptadas con dificultad, a menos que se encuentren soluciones reales e inmediatas para problemas especficos que resulten en una mayor produccin y calidad, sin embargo, nuevos enfoques para recabar informacin de la nube ambiental estn representando avances en agricultura de alta calidad y eco-sustentable. En la actualidad, el manejo del riego, fertilizantes y pesticidas es usualmente dejado a la discrecin de los productores y agrnomos: el criterio comn para garantizar un buen cultivo y crecimiento de la planta es darle un poco ms de agua y fertilizante de la necesaria. No hay una relacin directa entre la decisin de tratar o regar las plantas y los efectos reales en el campo. Las condiciones de la planta usualmente entregadas por una espordica y retirada estacin climatolgica que no puede proveer mediciones locales y precisas de los parmetros fundamentales de cada zona del campo. Tambin, modelos agronmicos, basados en esta informacin monitoreada, no puedes proveer informacin de confianza. Al contrario, la agricultura necesita de un monitoreo detallado para obtener en tiempo real una retroalimentacin entre las plantas, las condiciones climticas locales y las decisiones del hombre. (Geoff V. M., Yen K. T. 2010).Agricultura de precisinEl concepto de agricultura de precisin ha estado rondando por un periodo considerable de tiempo. Blackmore et al., 1994 (Blackmore, 1994) la define como un sistema integral diseado para optimizar la produccin agrcola mediante el entallado manejo del suelo y el cultivo con sus correspondientes condiciones nicas encontradas en cada predio, mientras se mantiene una calidad ambiental. Los pioneros de ese tiempo encontraron a la agricultura de precisin como no rentable y los casos en las que fue implementada fueron pocos y distantes. (Geoff V. M., Yen K. T. 2010El trmino Agricultura de precisin es definido como la aplicacin de varias tecnologas y principios para el manejo espacial y temporal de la variabilidad asociada con todos los aspectos de la produccin agrcola. (Pierce y Nowak, 1999). Las prcticas agrcolas convencionales siempre han seguido un manejo estndar para una gran superficie indiferentemente a la variabilidad presente a lo largo y ancho del terreno. Desde hace dcadas, los agricultores han estado aplicando fertilizantes en base a recomendaciones emitidas por los investigadores y pruebas de campo realizadas bajo condiciones agroclimticas muy especficas (Ladha et al. 2000). Las aplicaciones de insumos agrcolas en lapsos uniformes por largos periodos de tiempo sin tomar en cuenta la variabilidad de terreno ni las propiedades del cultivo o el suelo, dan un rendimiento no deseado. Considerando la variabilidad del terreno en cuanto a fertilidad y las condiciones del cultivo, acompaando a los insumos agrcolas como las semillas, fertilizantes, el riego, insecticidas, pesticidas, etc. para optimizar los insumos o maximizar el rendimiento del cultivo para una cantidad dada de insumos, a esto se refiere la agricultura de precisin. Es un sistema agrcola, basado en la informacin e impulsado por la tecnologa, diseado para mejorar los procesos agrcolas mediante el monitoreo preciso de cada paso para asegurar la mxima produccin agrcola con el mnimo impacto ambiental. Conlleva el ajuste de los parmetros de siembra, la dosificacin e los fertilizantes, aplicacin especfica del agua, pesticidas y herbicidas, etc. (Adams et al., 2000). Las granjas de riego respaldadas por la estimacin de los requerimientos de agua is uno de los componentes esenciales de la agricultura de precisin para reducir las prdidas de agua. Dadas las limitantes del recurso agua, la optimizacin de las eficiencias de riego es muy esencial. (Manish K. 2012)Riego de precisinEl agua juega un rol crucial en la fotosntesis y nutricin de la planta. El problema del manejo del agua en la agricultura al da de hoy es altamente reconocido como el mayor reto a enfrentar, usualmente ligado a problemas de desarrollo. La agricultura consume el 70% del agua dulce, p.e. 1,500 billones de m3 de los 2,500 billones de m3 de agua son usados cada ao (Godwin y OConnell 2008). Tambin se estima que el 40% del agua dulce usada para la agricultura en pases en desarrollo se pierde, ya sea por evapotranspiracin, fugas, o filtracin a las capas ms profundas del suelo, ms all del alcance de las races de las plantas (Panchard et. al., 2007). Pasada la era de la revolucin verde en India, se est enfrentando una fatiga tecnolgica por dos razones: a) Altos ndices de abatimiento de los acuferos y b) salinidad en suelos debido al riego excesivo en algunos puntos. La eficiencia del manejo del agua es una de las mayores preocupaciones en muchos sistemas de cultivo. Cada vez ms y ms administradores as como granjeros estn tomando mayor conciencia acerca de la auditoria del agua y la eficiencia del uso del agua debido a la que el recurso agua cada vez se est volviendo ms escasa. Esfuerzos por utilizar mtodos como la micro irrigacin ya sea goteo o aspersin se han realizado durante las ltimas tres dcadas en diversas partes del mundo. No existe un mtodo ideal para irrigar que aplique para cualquier condicin climtica, estructura del suelo y variedad de cultivos. En las reas semidesrticas de pases subdesarrollados, los granjeros marginados y los pequeos agricultores (que poseen entre 2 y 4 hectreas) quienes no puedes costear por sistemas de riego tecnificados, dependen mayormente de la agricultura de temporal para el desarrollo de sus cultivos. Se ha observado que los agricultores tienen grandes prdidas financieras debido a la mala prediccin del clima y las incorrectas formas de irrigar. A la luz de una necesidad real de mejorar la eficiencia de los sistemas de riego y prevenir el mal uso del agua, el foco es desarrollar un sistema inteligente de calendarizacin del riego que permita a los agricultores optimizar el uso del agua y solo regar donde y cuando lo necesiten el tiempo necesario.El riego de precisin es un nuevo concepto mundial en la irrigacin. El riego de precisin envuelve la aplicacin precisa y acertada del agua, conociendo los requerimientos individuales de las plantas o las unidades de manejo y minimizando el impacto ambiental. Una definicin de riego de precisin es el manejo sustentable del recurso agua que envuelve la aplicacin de agua al cultivo en el tiempo preciso, en justa cantidad, en el lugar correcto y de la manera adecuada, as ayudando a la sustentabilidad del recurso agua.Red de sensores inalmbricosUna red de sensores inalmbricos o WSN por sus siglas en ingls, es una red de pequeos dispositivos de censado, conocido como nodos o puntos, distribuidos y estructurados de cierta manera, en la cual colaboran los unos con los otros para enlazar, procesar y comunicar mediante un canal inalmbrico acerca de un fenmeno fsico.Los nodos son comnmente de bajo costo, bajo consumo emergentico, de tamao pequeo con una capacidad limitada de censado, procesamiento de datos y comunicacin inalmbrica.Un sensor inalmbrico es una unidad de computo auto alimentada que usualmente contiene una unidad de procesamiento, trans-receptor e interfaces anlogas y digitales, con las cuales una gran variedad de unidades de censado pueden ser adaptadas, tales como temperatura, humedad, etc. Los nodos de sensores se comunican uno con otro para intercambiar y procesar informacin colectada por las unidades de censado. Cuando los nodos se comunican nica y directamente con otros nodos o con una estacin base, se conoce como una red de un solo salto (single-hop). En algunos casos, los nodos pueden usar a otros como enlaces para comunicarse con la estacn base en cuyo caso se hace llamar a la red como multi-salto (multi-hop). En el modelo de adquisicin de datos, los nodos puede comunicarse con una o varias estaciones base, que a su vez se conectan con una base de datos o un servidor el cual almacena la informacin y realiza un procesamiento extra de la informacin. El resultado generalmente se muestra mediante una interfaz web.Una red inalmbrica tiene gran potencial para representar la variabilidad inherente del suelo presente en el campo, con ms exactitud que los sistemas actuales disponibles. Las RIS pueden operar en un amplio rango de ambientes y proveen ventajas en costo, tamao, precio, consumo de energa, flexibilidad y distribucin de la inteligencia, comparadas con las redes cableadas. Los sensores inalmbricos son lo suficientemente baratos para desplegarse en una topologa tipo malla, tambin ofrecen una comunicacin robusta a travs de trayectos de propagacin redundantes. (Manish K. 2012)

III. Materiales y mtodos2 Componentes del sistema

Figura 1. Diagrama de componentes del sistemaPlaca microcontroladoraEn vez de armar un sistema embebido para la comunicacin entre el sensor de humedad y el mdulo de comunicacin Xbee, se opt por utilizar una tarjeta de desarrollo de prototipos electrnica debido a: bajo costo, amplia versatilidad, facilidad de uso y programacin, gran documentacin y soporte existente, y por supuesto disponibilidad en el mercado.

Figura 2. Placa arduino mega 2560Hay un variedad considerable de este tipo de tarjetas, en un principio su nicho era el de aficionados a la electrnica y robtica, pero no tardaron en popularizarse y la gente les encontr diversidad de utilidades, ya que permiten a personas con conocimientos bsicos realizar proyectos muy complejos, que van desde automatizacin de procesos (Impresoras 3D, automatizacin de invernaderos, Cortadoras CNC) hasta procesamiento de imgenes (reconocimiento facial).En este proyecto se utiliz una Arduino Mega 2560, placa de desarrollo de prototipos electrnicos basada en un micro controlador ATmega2560. Esta tiene 54 pines de entrada/salidas digitales (de los cuales 14 pueden ser utilizados como PWM), 16 pines anlogos, 4 puertos UARTs (puertos seriales), un cristal oscilador de 16MHz, una conexin USB, entrada de corriente, pines ISCP y botn de reinicio.Cuadro 1. Resumen de especificaciones, Arduino Mega2560MicrocontroladorATmega1280

Voltaje de funcionamiento5V

Voltaje de entrada (recomendado)7-12V

Voltaje de entrada (limite)6-20V

Pines E/S digitales54 (14 proporcionan salida PWM)

Pines de entrada analgica16

Intensidad por pin40 mA

Intensidad en pin 3.3V50 mA

Memoria Flash128 KB de las cuales 4 KB las usa el gestor de arranque(bootloader)

SRAM8 KB

EEPROM4 KB

Velocidad de reloj16MHz

Xbee ShieldPor si sola la Arduino Mega 2560 no dispone de comunicacin inalmbrica, sin embargo existen extensiones para arduino conocidas como Shields, que consisten en placas electrnicas impresas que se conectan en la parte superior del Arduino y permiten agregar ms funcionalidades, en este caso, la comunicacin a travs de un mdulo Xbee.La Xbee shield permite a una placa Arduino comunicarse de forma inalmbrica usando Zigbee. Est basada en el mdulo Xbee de MaxStream. El mdulo puede comunicarse hasta 100ft (30 metros) en interior o 300ft (90 metros) al aire libre (en visin directa). Puede ser usado como reemplazo del puerto serie/usb o puedes ponerlo en modo de comandos y configurarlo para una variedad de opciones de redes broadcast o malladas. La shield tiene pistas desde cada pin del Xbee hasta un orificio de soldar. Tambin provee conectores hembra para usar los pines digitales desde 2 hasta 7 y las entradas analgicas, las cuales estn cubiertas por la shield (los pines digitales de 8 a 13 no estn cubiertos por la placa, as que puedes usar los conectores de la placa directamente).

La Xbee shiel fue creada en colaboracin con Libelium, quienes la desarrollaron para usarlo en sus SquidBee motes (usados para crear redes de sensores).

Figura 3. Xbee shieldSensor de humedadSe utiliz un sensor anlogo de la compaa DFRobot (China) el cual se basa en el principio de la constante dielctrica del suelo (capacitancia). El sensor carece de una calibracin de fbrica por lo cual fue necesario realizar diferentes pruebas para su caracterizacin, es decir relacionar los valores de voltaje de salida con el contenido de humedad en el suelo.

Figura 4. Sensor de humedad del suelo DFRobotPor ser un sensor de baja tecnologa carece de hoja tcnica, pero la pgina web del fabricante lista las siguientes especificaciones:Cuadro 2. Especificaciones, sensor de humedad del suelo DFRobotCorriente de alimentacin:3.5V o 5V

Voltaje de seal de salida:0~4.2V

Corriente:35mA

Definicin de pines:1 - Salida analoga (Cable azul)

2 - GND (Cable negro)

3 - Alimentacin (Cable Rojo)

Tamao:60x20x5mm

Rango de Valores:0 ~ 300 - Suelo seco

300 ~ 700 - Suelo humedo

700 ~ 950 - En agua

Figura 5. Diagrama de conexin del sensor de humedadProtocolo de comunicacin, Zig-BeePara la comunicacin entre el nodo sensor y el adquisidor de datos, se opt por un protocolo muy utilizado en sistemas de redes inalmbricas, llamado Xbee, el cual presenta grandes ventajas como el ahorro de energa y el modo de hibernacin en los sensores cuando estos no estn trabajando.

Figura 6. Mdulo Xbee-proEn sistemas ms desarrollados este tipo de protocolos permite tener nodos sensores en campo con celdas solares los cuales pueden permanecer aos en funcionamiento sin que se requiera una intervencin del hombre para realizar mantenimientos.Otra de las ventajas de este tipo de protocolo frente a otros, es la diversidad de topologas de red que se pueden estructurar, si bien en el presente proyecto no se le puede llamar una red ya que solo consta de un solo nodo sensor, esta caracterstica es importante frente a trabajos futuros que se puedan realizar en esta misma rea.El sistema consta de dos mdulos Xbee, uno conectado a la tarjeta Arduino Mega 2560 y otro conectado al adquisidor de datos (Raspberry Pi), en el primer caso, la conexin se realiz con un Xbee Shield. La conexin con el adquisidor de datos se realiz mediante los puertos genricos o GPIO (General Purpose Input/Output) por sus siglas en ingles.Adquisidor de datosDebido al bajo presupuesto del proyecto y acorde al objetivo de desarrollar una plataforma econmica, se opt por no comprar un sistema comercial de adquisicin de datos, en cambio se desarroll uno, partiendo de una mini computadora llamada Raspberry Pi.La Raspberry Pi es una computadora del tamao de una tarjeta de crdito, puede conectarse a un televisor y a un teclado, tiene todas las capacidades de una computadora personal, adems de que reproduce video de alta definicin. Su objetivo primordial es la enseanza de programacin a nios; una de sus caractersticas ms impresionantes es su precio, el cual es de tan solo $35 dlares estadounidenses.Independientemente de su objetivo principal que es la formacin, esta pequea computadora cuenta con una serie de puertos genricos que le permite una interaccin con el mundo fsico, lo que se conoce como Computacin fsica; esta interaccin se logr con un segundo mdulo Xbee.

Figura 7. Mini computadora Raspberry PiSe instal el sistema operativo Raspbian, el cual es una variante de Debian desarrollado por los creadores de la computadora y especialmente creado para funcionar con el hardware de la computadora, ambos parten del Kernel de Linux, es decir que son de cdigo abierto y completamente gratuito.Cuadro 3. Especificaciones, RaspberryPi Modelo BSoC:BroadcomBCM2835 (CPU+GPU+DSP+SDRAM+ puertoUSB)3

CPU:ARM1176JZF-Sa 700MHz (familia ARM11)3

GPU:BroadcomVideoCoreIV,59, OpenGL ES 2.0, -2 y VC-1 (con licencia),571080p30H.264/MPEG-4 AVC3

Memoria (SDRAM):512 MB (compartidos con la GPU)

PuertosUSB2.0:2 (vahub USBintegrado)52

Salidas de vdeo:Conector RCA(PAL y NTSC),HDMI(rev1.3 y 1.4),InterfazDSIpara panel LCD6162

Salidas de audio:Conectorde 3.5 mm, HDMI

Almacenamiento integrado:SD/MMC/ ranura paraSDIO

Conectividad de red:10/100Ethernet(RJ-45) via hub USB52

Perifricos de bajo nivel:8xGPIO,SPI,IC,UART59

Reloj en tiempo real:Ninguno

Consumo energtico:700mA, (3.5 W)

Fuente de alimentacin:5V vaMicro USBo GPIO header

Dimensiones:85.60mm 53.98mm63(3.370 2.125 inch)

Sistemas operativossoportados:Debian,Fedora,Arch Linux, Slackware Linux,RISC OS2

Interfaz de usuarioPara la interfaz de usuario se opt por una plataforma muy sencilla que funciona desde Internet, lo que permitir dar seguimiento a la informacin desde cualquier lugar y con cualquier dispositivo capaz de acceder a la red. Xively servicios en la nubes es una plataforma como servicio del internet de las cosas que Calibracin del sistemaPara la calibracin se sigui un procedimiento general para sensores capacitivos propuesto por Starr and Paltineanu (2012).Materiales y equipo:1. Pala y contenedor para la recoleccin de la muestra y el secado de la misma.2. Contenedor de calibracin. El contenedor de calibracin debe permitir compactar el suelo a la misma densidad a la que mantena en su estado inalterado y adems permita acomodar el sensor en la totalidad de sus dimensiones, dejando unos centmetros libres con el fondo del contenedor y la superficie. Es mejor si el contendor es de un material rgido y que permita un fcil acceso a la superficie de la muestra.3. Sensor de humedad y sistema de adquisicin de datos, los sensores de una misma marca dan una lectura similar as que es posible aplicar una sola calibracin para todos los sensores.Se debe de utilizar el sistema de adquisicin de datos que se va a implementar en campo.4. Muestreador volumtrico del suelo Para llevar a cabo la calibracin del sensor se debe de contar con este tipo de muestreador, el cual se utiliza para recolectar muestras de volumen conocido sin alterar la densidad aparente.5. Contenedores para el secado del sueloEl contenedor de secado puede ser cualquier contenedor que pueda introducirse a un horno de secado y de preferencia que tenga una tapa.Se debe de medir la masa de cada una de los contenedores, estado estos limpios, secos y antes de agregar el suelo. Esto es lo que se conoce como peso de tara.6. Balanza La balanza debe de contar con una precisin mnima de 0.01 g7. Horno de secado Cualquier horno que pueda mantener una temperatura relativamente estable de entre 105 a 110 C.1. Recoleccin del suelo1.1. Colectar aproximadamente 4 litros de suelo.1.2. Asegurarse de que el suelo sea del rea y profundidad en la que se desea instalar el sensor de humedad.1.3. De ser posible se debe de medir la densidad aparente del suelo cuando se colecta la muestra.1.3.1. Utilizar el muestreador volumtrico del suelo para tomar varias muestras.1.3.2. Se debe de conocer el volumen del muestreador (V suelo).1.3.3. Secar al horno las muestras y medir la masa del suelo seco. (m seca).1.3.4. Utilizar la ecuacin 4 para calcular la densidad aparente del suelo.2. Preparacin del suelo2.1. Se debe secar al aire libre el suelo. El secado se hace de manera ms rpida si se esparce en una capa delgada y se aplica una corriente de aire sobre la misma.2.2. Remover los objetos grandes del suelo2.3. La presencia de rocas grandes u otros objetos puede complicar el proceso de calibracin. Se sugiera romper los terrones grandes y tamizar el suelo por una malla de entre 2 a 5 mm antes de seguir el procedimiento.3. Calibracin3.1. Poner el suelo en el contenedor de calibracin aproximndose lo ms posible a la densidad aparente en campo.3.1.1. Si se comienza con el suelo seco, se puede controlar la densidad aparente compactando una masa de suelo en un volumen del contenedor.3.1.2. Generalmente es necesario agregar el suelo por capas, compactando cada capa antes de agregar la siguiente.3.2. Insertar el sensor, es importante de que el sensor quede ajustado y que no queden espacios de aire entre la superficie del sensor y el suelo.3.2.1. Insertar el sensor completamente en el suelo, esto incluye la parte de plstica protectora de los componentes elctricos, si no es posible insertarlo completamente, insrtelo lo ms posible y agregue suelo para cubrirlo y de ser posible algunos centmetros de cable tambin.3.3. Tomar lectura del sensor, asegurarse de que el sistema de adquisicin de datos este danto la excitacin necesaria (voltaje).3.4. Colectar la informacin bruta del sensor (sin calibracin).3.4.1. Es aconsejable repetir los pasos desde la insercin del sensor hasta la toma de muestras dos o tres veces para asegurase de que se estaba obteniendo un insercin de calidad. Generalmente habr una pequea variacin (algunos mV), as que se deber de tomar el promedio de las medidas.3.5. Colectar una muestra volumtrica del suelo.3.5.1. Sin remover el sensor, insertar el muestreador de suelo volumtrico completamente en una parte de suelo sin alterar cerca del sensor.3.5.2. Remover el muestreador asegurndose de mantener el suelo dentro del mismo, quitar el exceso de suelo del extremo final y colocar la muestra en el contenedor de secado y taparlo. Cualquier prdida de agua desde el muestreo hasta el momento del pesado introduce un error de clculo de contenido volumtrico de agua.3.5.3. Repetir el muestreo volumtrico del suelo por lo menos una vez para disminuir la variabilidad espacial de la muestra.3.5.4. Pesar la masa del suelo hmedo ms el contenedor y anotarlo en la cuadro de recoleccin de datos.3.6. Humedecer la muestra de calibracin3.6.1. Agregar 1 mL de agua por cada 10 mL de volumen de suelo (incrementar el contenido volumtrico de agua en un 10%). Ir humedeciendo el suelo de la manera ms rpida posible.3.6.2. Mezclar la muestra con las manos o con una esptula hasta que obtener una consistencia uniforme.3.7. Repetir los pasos del 3.1 al 3.8 hasta que el suelo alcance un estado de saturacin. Esto generalmente general de 4 a 6 puntos de calibracin. La densidad aparente de la muestra puede mantenerse durante el proceso de calibracin al compactar el suelo al mismo nivel en el contenedor de calibracin en cada contenido de humedad.3.8. Secar las muestras volumtricas del suelo.3.8.1. Colocar todas las muestras ya pesadas en un horno a 105 C por 24 horas.3.8.2. Ntese que los suelos con altos contenidos de materia organiza pueden presentar un perdida significante de organismo voltiles si se seca a 105 C, resultando en un error de calibracin. Se recomienda para este tipo de suelos secarlos a una temperatura de 30 o 70 C durante por lo menos 48 horas.3.9. Pesado de la muestras de suelo seco3.9.1. Remover los contenedores de las muestras del horno3.9.2. Pesar las muestras junto con el contenedor3.9.3. Registrar el valor en la Cuadro 4.Cuadro 4. Ejemplo de formato de coleccin de datos para la calibracin del sensorNo. muestraLectura del sensor (mV)Peso de tara del contenedor (g)Volumen de la muestra (cm3)Masa suelo hmedo + Contenedor (g)Masa del suelo seco + contenedor (g)Masa y volumen de agua (cm3)Masa del suelo seco (g)Densidad aparente (g/cm3)Contenido Volumtrico de agua (cm3/cm3)

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4. ClculosEl contenido de humedad volumtrico o gravimtrico es la relacin del volumen de agua por el volumen de suelo.

Dnde: = Contenido de humedad volumtrico (cm3/cm3)Vw = Volumen del agua (cm3)Vt = Volumen total de la muestra del suelo (cm3)Para encontrar Vw, debemos calcular el volumen del agua que se pierde durante el secado en el horno.

Dnde:mw = Es la masa de aguamwet = Es la masa del suelo hmedo (g)mdry = Es la masa del suelo secow = Densidad del agua (1g/cm3)Adicionalmente al contenido volumtrico de agua, la densidad de la muestra del suelo tambin puede ser calculada. La densidad aparente (b) es definida como la densidad del suelo seco (g/cm3):

La lectura del sensor de humedad no es muy sensitiva a pequeas diferencias de densidad aparente. Sin embargo, si la densidad aparente durante la calibracin es radicalmente diferente de la existente en el suelo a muestrear, tendremos error en nuestra calibracin. Si se muestrea la densidad aparente como lo descrito en el punto 1.3, podemos controlar la densidad aparente en el contenedor de calibracin. Si no compactamos la muestra a la densidad aparente conocida y la densidad en campo es diferente a la del procedimiento de calibracin en alrededor de un 20 % de diferencia, se debe de repetir el procedimiento de calibracin para obtener una densidad aparente ms realista.5. Encontrar y utilizar la funcin de calibracinLos clculos anteriores se hicieron en un programa de hojas de clculo, encontrar la funcin de calibracin es fcil. Simplemente se cre un grfico ubicando los datos de salida del sensor en el eje de las X, y el contenido volumtrico de agua en el eje de las Y. Despus simplemente se agreg la lnea de tendencia para construir un modelo matemtico de la relacin de dichos factores. Esta relacin es comnmente linear, pero en algunos casos, como en este se ajusta mejor una ecuacin cuadrtica.Instalacin y demostracin del sistemaLa instalacin del sistema es simple, para el nodo sensor nicamente se requiere conectar el adaptador de corriente e insertar el sensor de humedad en el suelo a la profundidad deseada. Por otra parte, en un rango de 200m, debe de encontrarse el colector de datos para poder establecer la conexin inalmbrica. El colector de datos debe configurase para tener acceso a internet una sola vez, solo si el administrador de la red modificase parmetros de seguridad y/o acceso, sera necesario reconfigurar los la valores.En este experimento, la instalacin del sensor fue a una profundidad de 15 cm, en un recipiente plstico con un suelo franco, dicho suelo fue saturado de agua, por lo que se pudo observar la disminucin gradual de humedad.El sistema estuvo en funcionamiento tres das, no mostrando fallos del sistema, como nico inconveniente se presentaron cortes en el servicio de internet inesperados, debidos a fallas en la infraestructura de la institucin.En la Figura 8 se observa como son los datos de salida del sistema, dicho archivo cuenta con la extensin .cvs, valores separados por comas por su traduccin de las siglas en ingles. Esta extensin puede ser manipulado por cualquier software de hojas de clculo, en este caso se utiliz Excel de la Suite de Microsoft Office. En las columnas A, B, C, y D se presenta el ao, mes, da, hora y mini volts, que son los datos de salida del sistema. En la columna F se presenta el contenido volumtrico de humedad, resultado de la ecuacin de calibracin.

Figura 8. Captura de pantalla de registro de datos en ExcelLa ventaja de poder utilizar un software de hojas de clculo, recae en la posibilidad de analizar y presentar la informacin de una manera sencilla y que casi todos dominamos. Podemos realizar filtros a la informacin para obtener solo los datos requeridos, en la Figura 9, por ejemplo, se muestra un grfico realizado con Excel de los datos tomados el 14 de Junio del 2013, en el rango de la 13:00 horas a las 17:00 horas, donde fcilmente se ve la disminucin de los valores de humedad del suelo.

Figura 9. Graficacin de datos en hoja de clculo en Excel.En la Figura 10, se muestra una captura de pantalla de la plataforma Xively, la cual nos permite darle seguimiento al dato de salida del sistema va Internet. Se puede acceder a la misma desde cualquier dispositivo, ya sea una computadora, telfono inteligente o tableta, solo accediendo a la direccin URL o web proporcionada. La plataforma Xively tambin nos permite ralizar graficos bsicos de los datos de salida, en diferentes rangos de tiempo, por ejemplo: 5 min, 30 min, 1 hr, 6 hr, 1 da, etc.

Figura 10. Captura de pantalla de registro de datos en la plataforma Xively

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IV. ResultadosDel procedimiento de calibracin se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en el Cuadro 5. Resultados del procedimiento de calibracin del sensor, dicho procedimiento se realiz en el Laboratorio de relacin agua, suelo perteneciente al Departamento de Riego y Drenaje de la Universidad Autnoma Agraria Antonio Narro.Cuadro 5. Resultados del procedimiento de calibracin del sensorNmero de muestraLectura del sensor (mV)Peso de tara del contenedor (g)Volumen de la muestra (cm3)Masa Suelo hmedo + Contenedor (g)Masa del suelo seco + contenedor (g)Masa y volumen de agua (cm3)Masa del suelo seco (g)Densidad aparente (g/cm3)Contenido Volumtrico de agua (cm3/cm3)

1020,85010,00053,20053,1990,00132,3491,490,0001

257021,34010,00058,96057,8731,08736,5331,540,1087

364020,05010,00061,22659,8001,42639,7501,520,1426

473519,80010,00063,01661,4401,57641,6401,580,1576

577019,79010,00064,36762,3562,01142,5661,610,2011

682019,85010,00066,47164,1782,29344,3281,550,2293

Figura 11. Datos de salida y ecuacin de calibracinV. ConclusionesLa calibracin del sistema y su demostracin en campo deja en claro que este tipo de herramienta es muy funcional, se cumpli satisfactoriamente con los objetivos planeados en un inicio y se dej un buen precedente para futuras investigaciones en el tema.La interfaz con la cual se presentan la informacin en internet, facilita en gran medida el seguimiento de las variables medidas, y apoya con informacin en tiempo real para la toma de decisiones.Sin embargo un aspecto que destaca es la sensibilidad del sensor de humedad, ya que la calibracin demuestra que para el tipo de suelo, el utilizado en este proyecto, no existe un comportamiento lineal en la relacin voltaje-humedad del suelo, lo que indica que el sensor pierde sensibilidad a bajos contenidos de humedad.La adaptabilidad del sistema dio pie a que se extendiera las capacidades del mismo, siendo que para la demostracin en campo se incluyera un sensor de temperatura y humedad relativa, que si bien no se abordan los detalles en este proyecto si demuestra que es una plataforma flexible.

VI. BibliografaA.W. Warrick. 2002. Soil Water Dynamics. Oxford University Press Inc., New York.Blackmore, B.S. (1994). Precision farming; an introduction. Outlook on AgricultureDaniel Hillel. 1971. Soil and water. Academic Press Inc. New York 1971.Dr. Geoff V Merret, Dr. Yen Kheng Tan. 2010. Wireless sensor networks: Application-centric design. InTech, India.Guillermo Castan. 2000. Ingeniera del riego. Utilizacin del agua. Paraninfo, Madrid Espaa.Ignacio Garca Casillas, Gregorio Briones Snchez. 2009. Sistemas de riego por aspersin y goteo. Trillas, Mxico. Ladha, J. K.; Fischer, A. K.; Hossain, M.; Hobbs, P. R. & Hardy, B. (2000). Improving the Productivity and Sustainability of Rice-Wheat Systems of the Indo-GangeticManish Kumar and Ojha C. S. P. (2012), Analysis of Mean Monthly Rainfall Runoff Data of Indian Catchments using Dimensionless variables by Neural Network Journal of Environmental Protection, Scientific Research, USAManish Kumar. 2012. Problems, Perspectives and Challenges of Agricultural Water Management. InTech, Croatia.O'Connell, M.G. and Goodwin, I. (2008). Water stress and reduced fruit size in micro-irrigated pear trees under deficit partial rootzone drying. Australian Journal of Agricultural ResearchPanchard, J. 2007. COMMONSense Net: A wireless sensor network for resource-poor agriculture in the semiarid areas of developing countries. Information Technologies and International Development, Vol. 4, No. 1Pierce, F.J. & Nowak, P. (1999) Aspects of precision agriculture. Advances in AgronomyWaldo Ojeda Bustamante. 2000. Pronostico del riego en tiempo real, 2da ed. IMTA Morelos, Mxico.